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龙图腾网获悉广东海洋大学申请的专利基于状态观测器的多机器人规定有限时间量化控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119002281B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-16发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411173830.4，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权基于状态观测器的多机器人规定有限时间量化控制方法是由刘海涛;李玮琛;杨洲;田雪虹设计研发完成，并于2024-08-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于状态观测器的多机器人规定有限时间量化控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于状态观测器的多机器人规定有限时间量化控制方法，属于多机器人系统一致性控制技术要领，基于多机器人系统建立领导者与跟随者的模型，确定规定有限时间控制判据；确定状态观测器，并且利用切换拓扑图论为每一个跟随者重构新的领导者信息；通过切换拓扑关系确定一致性误差，并根据所设计的性能约束构造障碍Lyapunov函数；构建规定有限时间虚拟控制器，确定规定有限时间自适应命令滤波器并建立自适应率；提出规定有限时间H∞定理，构建规定有限时间H∞控制器和滞后量化器。解决了目前的控制方法应用到多机器人系统时存在的控制精度有限，收敛速度慢，模型参数不确定性，外部扰动影响及收敛时间无法准确估算的问题。

本发明授权基于状态观测器的多机器人规定有限时间量化控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于状态观测器的多机器人规定有限时间量化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、基于多机器人系统建立领导者与跟随者的模型，包括运动学和动力学模型，确定规定有限时间控制判据，其中，随者机器人运动学模型表示为： 式中，qi,1、qi,2表示第i个双关节机器人的关节位置信息，表示第i个双关节机器人的关节速度信息，表示第i个双关节机器人的关节加速度信息，Ci,1a，Ci,2a表示第i个双关节机器人的科里奥利力，Ci,1b，Ci,2b表示第i个双关节机器人的离心力；Mi,1a，Mi,1b，Mi,2a和Mi,2b表示第i个双关节机器人的对称正定惯性矩阵；Gi,1和Gi,2表示第i个双关节机器人的地心引力；Qui,1和Qui,2为第i个双关节机器人的量化控制输入信号；τdi.1和τdi,2为第i个双关节机器人所受的外部扰动；ui,1和ui,2为第i个双关节机器人的控制输入；下标1和2为第i个双关节机器人的关节序号，下标a和b为第i个双关节机器人的序数；跟随者机器人动力学模型表示为： 式中，表示为第i个机器人第k个关节的速度，xn,k表示为第i个机器人第k个关节的速度；为第i个机器人第k个关节的加速度；fσi,kxi,k表示为第i个机器人第k个关节的模型不确定性的集合；Qui,k表示为经过输入量化后的控制信号；τdi,k表示为第i个机器人第k个关节所受的外部时变扰动；Mi,k表示为第i个机器人第k个关节的电机和连杆的转动惯量；ui,k表示为规定有限时间H∞控制信号；领导者机器人动力学和运动学模型表示为： 式中，为领导者机器人第k个关节的速度；v0,k为领导者机器人第k个关节的速度，为领导者机器人第k个关节的加速度；u0,k为领导者机器人第k个关节的控制输入；S2、分别确定领导者和跟随者的状态观测器，并且利用切换拓扑图论在不需要加速度信息的先导测量情况下为每一个跟随者重构新的领导者信息；S3、通过切换拓扑关系确定一致性误差，设计性能约束函数构造障碍Lyapunov函数，其中，一致性误差包括：第i个机器人第k个关节的位置一致性误差表示为： 式中，exi,k表示为位置一致性误差，xi,k表示为第i个跟随者机器人的位置，xj,k表示为第j个跟随者机器人的位置；第i个机器人第k个关节的速度一致性误差表示为： 式中，evi,k表示为速度一致性误差，vi,k表示为第i个跟随者机器人的速度，vj,k表示为第j个跟随者机器人的速度；第i个机器人第k个关节的加速度一致性误差表示为： 式中，eai,k表示为加速度一致性误差，ai,k表示为第i个跟随者机器人的加速度，aj,k表示为第j个跟随者机器人的加速度；性能约束函数表达式为： 式中，exi,k为位置一致性误差，ωi,k为第i个机器人第k个关节的性能函数下边界约束；ω0i,k为第i个机器人第k个关节性能函数下边界的初始值；ω∞i,k为第i个机器人第k个关节的性能函数下边界的最终值；第i个机器人第k个关节的性能函数上边界约束；为第i个机器人第k个关节的性能函数上边界的初始值；为第i个机器人第k个关节的性能函数上边界的最终值；γ为性能函数的调整参数；t为控制过程的时间；T为收敛时间；S3中的障碍Lyapunov函数表达式为： 式中，qexi,k为判断函数，即exi,k0时，qexi,k＝1；exi,k≤0时，qexi,k＝0；S4、构建规定有限时间虚拟控制器，表示为： 式中，exi,k为位置一致性误差，β11i.k、β12i.k、κ0为虚拟控制率中的常数项，μ为时间变化函数；第i个机器人第k个关节的性能函数上边界约束，为其一阶微分；ωi,k为第i个机器人第k个关节的性能函数下边界约束，为其一阶微分；Γai,k，Γbi,k为虚拟控制率误差项；确定规定有限时间自适应命令滤波器并建立自适应率；S5、基于有限时间H∞定理构建规定有限时间H∞控制器和滞后量化器，使位置误差和速度误差在规定有限时间内收敛到零的邻域，实现多机器人系统一致性跟踪，具体方式为：S51、根据步骤S1中领导者与跟随者的模型以及规定有限时间控制判据确定规定有限时间H∞定理；S52、为了使位置误差和速度误差在规定有限时间内收敛到零的邻域，基于S51得到的规定有限时间H∞定理构建规定有限时间H∞控制器，规定有限时间H∞控制信号ui,k表示为： 式中，β15i,k，β16i,k为常数项，为经过滤波后的虚拟控制率导数，Mi,k为对称正定矩阵，μ为时间变化函数；i≠j为有向图中的元素且aij表示第i个跟随者机器人与第j个跟随者机器人通信关系，N为跟随者机器人数量；bi表示第i个跟随者机器人与领导者机器人的通信关系，Φi,k为性能表征向量；为领导者机器人的加速度，为第j个跟随者机器人的加速度；exi,k为位置一致性误差；Γai,k，Γbi,k为虚拟控制率误差项；S53、将所构建的规定有限时间H∞控制器的输出信号经过滞后量化器进行处理实现多机器人系统一致性跟踪，具体方式为： 式中，ui,k为规定有限时间H∞控制信号，为其一阶微分；sgn表示为阶跃函数；adi,k表示为量化过程的基本参数；uni,k输入量化参数并满足条件n＝1,…,12，i＝1,…,4，k＝1,2，θi,k为从控制器到多机器人系统的通信通道的传输速率，t-表示控制过程的上一时刻。

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